(57)【要約】手術支援ロボット動作状態の故障検出方法であって、ホストコンピュータと、主組込みコンピュータと、従属組込みコンピュータとを含む手術支援ロボットシステムが設置され、ホストコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータと従属組込みコンピュータを制御し、主組込みコンピュータはそれぞれローカルエリアネットワークルータ及び第１通信バスを介して従属組込みコンピュータと相互に通信を行うことを特徴とする手術支援ロボット動作状態の故障検出方法。上記の手術支援ロボット動作状態の故障検出方法におけるホストコンピュータと主組込みコンピュータと従属組込みコンピュータとは相互に故障検出を行い、いかなる付属検出素子も増加させずに手術支援ロボットシステムの動作安全性と確実性を向上させ、システムの通信負荷を効果的に減すことができ、低侵襲手術支援ロボットシステム内に広く適用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法であって、
１）ホストコンピュータは所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介してそれぞれ主組込みコンピュータと複数の従属組込みコンピュータに所望の位置及び姿勢信号をブロードキャストし、所定の周期で前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信するとともに、所定の周期で各前記従属組込みコンピュータにより送信された実際の位置及び姿勢信号を受信し、前記主組込みコンピュータと前記従属組込みコンピュータは所定の周期内において前記ホストコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して送信された所望の位置及び姿勢信号を受信しておらず、前記主組込みコンピュータは前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信していない場合、前記ホストコンピュータが完全動作状態で故障したと考えられることと、
２）前記主組込みコンピュータは所定の周期で前記ホストコンピュータにより送信された所望の位置及び姿勢信号を受信し、所定の周期で前記ホストコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信して前記ホストコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信するとともに、第１通信バスを介して各前記従属組込みコンピュータにより送信されたモータ位置制御信号を監視し、前記ホストコンピュータは所定の周期内において前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、前記主組込みコンピュータが完全動作状態で故障したと考えられることと、
３）各前記従属組込みコンピュータは所定の周期で前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータにより送信された所望の位置及び姿勢信号を受信して前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータに実際の位置及び姿勢信号を送信するとともに、所定の周期で前記第１通信バスを介して手術器械駆動モジュール又は撮影器械駆動モジュールにモータ位置制御信号を送信し、前記ホストコンピュータは所定の周期内においてある前記従属組込みコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して送信された実際の位置及び姿勢信号を受信しておらず、所定の周期内において前記主組込みコンピュータは前記第１通信バスを介して前記従属組込みコンピュータにより送信されたモータ位置制御信号を監視していない場合、この前記従属組込みコンピュータが完全動作状態で故障したと考えられることと、を備えることを特徴とする手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項２】
前記ホストコンピュータが故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズム及び非常停止メカニズムを採用し、前記ホストコンピュータに対して回復メカニズムを実行した後、前記ホストコンピュータは前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータと各前記従属組込みコンピュータに信号を送信し続け、前記ホストコンピュータに対する前記回復メカニズムが成功していない場合、前記主組込みコンピュータで手動メカニズムを実行し、前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記従属組込みコンピュータを制御し、更に手術器械又は撮影器械の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項３】
前記主組込みコンピュータが故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズム及び非常停止メカニズムを採用した後、前記ホストコンピュータを介して手動メカニズムを実行し、更に前記従属組込みコンピュータを介して手術器械又は撮影器械の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項４】
ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズム及び非常停止メカニズムを採用した後、前記ホストコンピュータを介して手動メカニズムを実行し、前記主組込みコンピュータで故障したある前記従属組込みコンピュータを代替し、前記ホストコンピュータは前記主組込みコンピュータとその他の前記従属組込みコンピュータを介して手術器械又は撮影器械の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項５】
前記回復メカニズムとは、前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータが前記ホストコンピュータの再起動及び通常状態への復帰を待ち、前記ホストコンピュータが通常状態に復帰した後、操作者が前記ホストコンピュータの操作インターフェースで状態照会操作を行い、前記ホストコンピュータが前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータに状態照会命令を送信し、前記主組込みコンピュータにより送信された状態応答命令を受信した後、手術支援ロボットシステムを故障前の状態に調整することを意味することを特徴とする請求項２に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項６】
前記警報メカニズムは具体的に、
１）前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータは第２通信バスを介して対応するホストコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することと、
２）前記主組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、前記インターフェースに前記主組込みコンピュータが故障したことを提示するとともに、前記ホストコンピュータは対応する主組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することと、
３）ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、前記インターフェースにおいてある前記従属組込みコンピュータが故障したことを提示し、この時に前記主組込みコンピュータは前記第２通信バスを介して対応する従属組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することとを備えることを特徴とする請求項２又は３又は４に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項７】
前記非常停止メカニズムとは、前記従属組込みコンピュータが、前記ホストコンピュータ又は前記主組込みコンピュータの保持命令を受信した後、対応する前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して、移動を停止し、現在の位置及び姿勢を保持するように前記手術器械と前記撮影器械を制御することを意味し、
又は前記非常停止メカニズムとは、故障したある前記従属組込みコンピュータを代替する前記主組込みコンピュータが、前記ホストコンピュータの保持命令を受信した後、対応する前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して移動を停止し、現在の位置及び姿勢を保持するように前記手術器械と前記撮影器械を制御することを意味することを特徴とする請求項２又は３又は４に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項８】
前記手動メカニズムとは、手術支援ロボットの関節パラメータ手動調整エリアを介して前記ホストコンピュータ、前記主組込みコンピュータ又は前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御することを意味し、具体的な過程は、
前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は/及び前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械及び又は前記撮影器械の動作を制御し、
前記主組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御し、
ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、前記主組込みコンピュータは故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継ぎ、前記ホストコンピュータは関節パラメータ手動調整エリアを介して前記主組込みコンピュータと他の故障していない前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御することであることを特徴とする請求項２又は３又は４に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項９】
マスタコンピュータは、故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用される前記主組込みコンピュータ又は正常に動作する前記従属組込みコンピュータを介して前記手術器械駆動モジュールを制御し、更に前記手術器械の動作を制御し、マスタコンピュータは前記ホストコンピュータ又は前記主組込みコンピュータを含み、
前記ホストコンピュータが故障し、前記手術器械の動作を制御する前記従属組込みコンピュータが正常に動作し、前記主組込みコンピュータが前記ホストコンピュータとして使用されることを例として前記手術器械の動作を制御することを説明すると、操作者は関節パラメータ手動調整エリアにおけるマッピング選択エリアにおいて制御される前記手術器械駆動モジュールの位置及び姿勢を操作し、前記主組込みコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取り、生成した所望の位置及び姿勢を前記従属組込みコンピュータに送信し、前記従属組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記手術器械駆動モジュールを介して前記手術器械末端の手術用アクチュエータの位置及び姿勢に対する閉ループ制御を行い、具体的に、
ａ１）前記手術器械末端に手術用アクチュエータを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールは前記手術器械末端の手術用アクチュエータが現在の位置、姿勢を保持して初期状態に復帰するように駆動し、更に手術用アームがストレート状態に戻るように駆動し、その後ステップａ２）に入り、
ａ２）前記手術器械末端に担持する手術用アクチュエータが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールは前記手術器械末端の手術用アクチュエータを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップａ３）に入り、
ａ３）操作者は前記手術器械を前記手術器械駆動モジュールから取り外し、手術支援ロボットからの前記手術器械の分離を完了するという順で行うことであることを特徴とする請求項２又は３又は４又は５に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１０】
前記手術器械を患者の体における外科的切開部から引き出し、前記手術器械と前記手術支援ロボットとの完全な分離を完了するとき、マスタコンピュータは、故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用される前記主組込みコンピュータ又は正常に動作する前記従属組込みコンピュータを制御することで前記撮影器械駆動モジュールを制御し、更に前記撮影器械の動作を制御し、マスタコンピュータは前記ホストコンピュータ又は前記主組込みコンピュータを含み、
ある前記撮影器械の動作を制御する前記従属組込みコンピュータが故障し、前記主組込みコンピュータが故障した前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用されることを例として前記撮影器械の動作を制御することを説明すると、操作者は関節パラメータ手動調整エリアのマッピング選択エリアにおいて制御される前記撮影器械駆動モジュールを操作し、前記ホストコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取って生成した所望の位置及び姿勢を前記主組込みコンピュータに送信し、前記主組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記撮影器械駆動モジュールを介して前記撮影器械末端の撮影照明モジュールの位置及び姿勢に対する閉ループ制御を行い、具体的に、
ｂ１）前記撮影器械末端に撮影照明モジュールを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールは現在の位置、姿勢を保持し、更に手術用アームがストレート状態に戻るように前記撮影器械末端の撮影照明モジュールを駆動し、その後ステップｂ２）に入り、
ｂ２）前記撮影器械末端に担持する撮影照明モジュールが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールは前記撮影器械末端の撮影照明モジュールを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップｂ３）に入り、
ｂ３）操作者は前記撮影器械を前記撮影器械駆動モジュールから取り外し、前記撮影器械と前記手術支援ロボットとの分離を完了するという順で行うことを特徴とする請求項９に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１１】
手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法であって、
１）ホストコンピュータは所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介してそれぞれ前記主組込みコンピュータと複数の前記従属組込みコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信し、所定の周期で前記主組込みコンピュータと各前記従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信し、前記主組込みコンピュータと前記従属組込みコンピュータは所定の周期内においていずれも前記ホストコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、前記ホストコンピュータが不完全動作状態で故障したと考えられることと、
２）前記主組込みコンピュータは所定の周期で前記ホストコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信して前記ホストコンピュータにノーオペレーション応答信号を返信し、所定の周期で前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記従属組込みコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信して各前記従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信し、前記ホストコンピュータは所定の周期内において前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信せず、各前記従属組込みコンピュータは所定の周期内において前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、前記主組込みコンピュータが不完全動作状態で故障したと考えられることと、
３）各前記従属組込みコンピュータは所定の周期で前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータと前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信し、所定の周期で前記ホストコンピュータと前記主組込みコンピュータにノーオペレーション応答信号を返信し、前記ホストコンピュータは所定の周期内においてある前記従属組込みコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して返信されたノーオペレーション応答信号を受信しておらず、所定の周期内において前記主組込みコンピュータはこの前記従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信していない場合、この前記従属組込みコンピュータが不完全動作状態で故障したと考えられることとを備えることを特徴とする手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１２】
前記ホストコンピュータに不完全動作状態で故障が発生した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズムを採用し、前記ホストコンピュータに対して回復メカニズムを実行した後、前記ホストコンピュータは前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータと各前記従属組込みコンピュータに信号を送信し続け、前記ホストコンピュータに対する前記回復メカニズムが成功していない場合、前記主組込みコンピュータで手動メカニズムを実行し、前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記従属組込みコンピュータを制御し、更に手術器械／撮影器械の動作を制御することを特徴とする請求項１１に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１３】
前記主組込みコンピュータが不完全動作状態で故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズムを採用し、前記ホストコンピュータを介して手動メカニズムを実行し、更に前記従属組込みコンピュータを介して手術器械／撮影器械の動作を制御することを特徴とする請求項１１に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１４】
ある前記従属組込みコンピュータが不完全動作状態で故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズムを採用した後、前記ホストコンピュータを介して手動メカニズムを実行し、前記主組込みコンピュータで故障したある前記従属組込みコンピュータを代替し、前記ホストコンピュータは前記主組込みコンピュータとその他の前記従属組込みコンピュータを介して手術器械／撮影器械の動作を制御することを特徴とする請求項１１に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１５】
前記回復メカニズムとは、前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータが前記ホストコンピュータの再起動及び通常状態への復帰を待ち、前記ホストコンピュータが通常状態に復帰した後、操作者が前記ホストコンピュータの操作インターフェースで状態照会操作を行い、前記ホストコンピュータが前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータに状態照会命令を送信し、前記主組込みコンピュータにより送信された状態応答命令を受信した後、手術支援ロボットシステムを故障前の状態に調整することを意味することを特徴とする請求項１２に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１６】
前記警報メカニズムは、具体的に、
前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータは通信バスを介して対応するホストコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することと、
前記主組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、前記インターフェースに前記主組込みコンピュータが故障したことを提示するとともに、前記ホストコンピュータは対応する主組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することと、
ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、前記インターフェースにおいてある前記従属組込みコンピュータが故障したことを提示し、この場合に前記主組込みコンピュータは前記通信バスを介して対応する従属組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することとを備えることを特徴とする請求項１２又は１３又は１４に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１７】
前記手動メカニズムとは、手術支援ロボットの関節パラメータ手動調整エリアを介して前記ホストコンピュータ、前記主組込みコンピュータ又は前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に手術器械駆動モジュール又は撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御することを意味し、具体的な過程は、
前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械及び/又は前記撮影器械の動作を制御し、
前記主組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御し、
ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、前記主組込みコンピュータは故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継ぎ、前記ホストコンピュータは関節パラメータ手動調整エリアを介して前記主組込みコンピュータと他の故障していない前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御することであることを特徴とする請求項１２又は１３又は１４に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１８】
マスタコンピュータは、故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用される前記主組込みコンピュータ又は正常に動作する前記従属組込みコンピュータを介して手術器械駆動モジュールを制御し、更に前記手術器械の動作を制御し、マスタコンピュータは前記ホストコンピュータ又は前記主組込みコンピュータであり、
前記ホストコンピュータが故障し、前記手術器械の動作を制御する前記従属組込みコンピュータが正常に動作し、前記主組込みコンピュータが前記ホストコンピュータとして使用されることを例として前記手術器械の動作を制御することを説明すると、操作者は関節パラメータ手動調整エリアのマッピング選択エリアにおいて制御される前記手術器械駆動モジュールの位置及び姿勢を操作し、前記主組込みコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取り、生成した所望の位置及び姿勢を前記従属組込みコンピュータに送信し、前記従属組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記手術器械駆動モジュールを介して前記手術器械末端の手術用アクチュエータの位置及び姿勢を制御し、具体的に、
ａ１）前記手術器械末端に手術用アクチュエータを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールはストレート状態に戻るように手術用アームを駆動し、その後ステップａ２）に入り、
ａ２）前記手術器械末端に担持する手術用アクチュエータが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールは前記手術器械末端の手術用アクチュエータを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップａ３）に入り、
ａ３）操作者は前記手術器械を前記手術器械駆動モジュールから取り外し、前記手術器械と前記手術支援ロボットとの分離を完了するという順で行うことを特徴とする請求項１２又は１３又は１４に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項１９】
前記手術器械を患者の体における外科的切開部から引き出し、前記手術器械と前記手術支援ロボットとの完全な分離を完了するとき、マスタコンピュータは、故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用される前記主組込みコンピュータ又は正常に動作する前記従属組込みコンピュータを介して撮影器械駆動モジュールを制御し、更に前記撮影器械の動作を制御し、マスタコンピュータは前記ホストコンピュータ又は前記主組込みコンピュータであり、
ある前記撮影器械の動作を制御する前記従属組込みコンピュータが故障し、前記主組込みコンピュータが故障した前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用されることを例として前記撮影器械の動作を制御することを説明すると、操作者は関節パラメータ手動調整エリアのマッピング選択エリアにおいて制御される前記撮影器械駆動モジュールを操作し、前記ホストコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取って生成した所望の位置及び姿勢を前記主組込みコンピュータに送信し、前記主組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記撮影器械駆動モジュールを介して前記撮影器械末端の撮影照明モジュールの位置及び姿勢を制御し、具体的に、
ｂ１）前記撮影器械末端に撮影照明モジュールを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールはストレート状態に戻るように手術用アームを駆動し、その後ステップｂ２）に入り、
ｂ２）前記撮影器械末端に担持する撮影照明モジュールが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールは前記撮影器械末端の撮影照明モジュールを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップｂ３）に入り、
ｂ３）操作者は前記撮影器械を前記撮影器械駆動モジュールから取り外し、前記撮影器械と前記手術支援ロボットとの分離を完了するという順で行うことを特徴とする請求項１８に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項２０】
前記通信バスには２線式シリアルバスが用いられることを特徴とする請求項１６に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法。
【請求項２１】
完全動作状態と不完全動作状態とを含む手術支援ロボット動作状態の故障検出方法であって、
前記手術支援ロボット動作状態の故障検出方法は請求項１〜１０のいずれか一項に記載の手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法、及び請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法を採用することを特徴とする手術支援ロボット動作状態の故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[関連出願の相互参照]
本願は、２０１６年８月３１日に出願された、出願番号が２０１６１０７９８１２０．Ｘであり発明名称が「手術支援ロボット動作状態の故障検出方法」である中国特許、出願番号が２０１６１０７９９３１３．７であり発明名称が「手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法である中国特許、出願番号が２０１６１０７９８１２１．４であり発明名称が「手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法」である中国特許という三つの中国特許出願に対する優先権を主張し、上記出願の全内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、手術支援ロボットの故障検出方法に関するものであり、特に手術支援ロボット動作状態の故障検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、低侵襲手術はその創傷面積が小さく、回復が速いなどの特性で、既に重要な外科手術方法となっており、そして手術支援ロボットシステムは、その明確な立体的視覚フィードバック、柔軟な操縦などにより低侵襲手術分野で幅広く適用されているが、その中、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ会社のｄａ  Ｖｉｎｃｉ（ダ・ヴィンチ）手術支援ロボットは低侵襲手術分野において大成功を収めた。手術支援ロボットシステムは一般的に１本の視覚操作アームと複数本の手術用操作アームとを含み、外科医は入力装置とインターフェースを操作することで制御命令を入力し、該制御命令は相互に通信可能な複数の制御用コンピュータノードにより演算処理された後、視覚操作アームと手術用操作アームを駆動するようにそれらに送信されて低侵襲手術を実施する。上記複数の制御用コンピュータノードで分散型コンピュータシステムが構成される。
【０００４】
人体に実施される低侵襲手術において手術支援ロボットシステムの安全性に対する要求が厳しいため、それぞれの制御用コンピュータノードに対して故障検出をリアルタイムに行い、故障に応じて最も安全な対策を講じる必要がある。従来の手術支援ロボットシステムは、制御用コンピュータノードが故障したか否かをリアルタイムに監視するように追加の検出信号を採用し、これはシステムの通信負荷を大幅に増加させてしまう。現在、ほとんどのシステムは故障した機器をいつでも引き継ぐように冗長化機器を採用し、この方法はシステムリソースの浪費の原因となり、更に、従来の手術支援ロボットシステムは人体の安全に基づくシステムソリューションを具体的に提供しない。
【発明の概要】
【０００５】
上記問題に対し、本発明は、付属検出素子を増加させずに手術支援ロボットシステムの動作の安全性および確実性を向上させることができる手術支援ロボット動作状態の故障検出方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術案を採用した。手術支援ロボット動作状態の故障検出方法であって、動作状態は完全動作状態と不完全動作状態とを含み、具体的に、１）ホストコンピュータの完全動作状態又は不完全動作状態での故障検出：Ａ１）前記ホストコンピュータが完全動作状態で故障するのは、前記ホストコンピュータは所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介してそれぞれ主組込みコンピュータと複数の従属組込みコンピュータに所望の位置及び姿勢信号をブロードキャストし、所定の周期で前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信するとともに、所定の周期で各前記従属組込みコンピュータにより送信された実際の位置及び姿勢信号を受信し、前記主組込みコンピュータと前記従属組込みコンピュータが所定の周期内において前記ホストコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して送信された所望の位置及び姿勢信号を受信しておらず、且つ前記主組込みコンピュータが前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信していない場合、前記ホストコンピュータが故障したと考えられることであり、Ｂ１）前記ホストコンピュータは不完全動作状態で故障するのは、前記ホストコンピュータが所定の周期で前記ローカルエリアネットワークルータを介してそれぞれ前記主組込みコンピュータと複数の前記従属組込みコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信し、所定の周期で前記主組込みコンピュータと各前記従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信し、前記主組込みコンピュータと前記従属組込みコンピュータが所定の周期内においていずれも前記ホストコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、前記ホストコンピュータが故障したと考えられることであり、２）前記主組込みコンピュータの完全動作状態又は不完全動作状態での故障検出：Ａ２）前記主組込みコンピュータが完全動作状態で故障するのは、前記主組込みコンピュータが所定の周期で前記ホストコンピュータにより送信された所望の位置及び姿勢信号を受信し、所定の周期で前記ホストコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信して前記ホストコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信するとともに、第１通信バスを介して各前記従属組込みコンピュータにより送信されたモータ位置制御信号を監視し、前記ホストコンピュータが所定の周期内において前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、前記主組込みコンピュータが故障したと考えられることであり、Ｂ２）前記主組込みコンピュータは不完全動作状態で故障するのは、前記主組込みコンピュータは所定の周期で前記ホストコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信して前記ホストコンピュータにノーオペレーション応答信号を返信し、所定の周期で前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記従属組込みコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信して各前記従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信し、前記ホストコンピュータが所定の周期内において前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信しておらず、各前記従属組込みコンピュータが所定の周期内において前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、前記主組込みコンピュータが故障したと考えられることであり、３）前記従属組込みコンピュータの完全動作状態又は不完全動作状態での故障検出：Ａ３）前記従属組込みコンピュータが完全動作状態で故障するのは、各前記従属組込みコンピュータが所定の周期で前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータにより送信された所望の位置及び姿勢信号を受信して前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータに実際の位置及び姿勢信号を送信するとともに、所定の周期で前記第１通信バスを介して手術器械駆動モジュール又は撮影器械駆動モジュールにモータ位置制御信号を送信し、前記ホストコンピュータが所定の周期内においてある前記従属組込みコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して送信された実際の位置及び姿勢信号を受信しておらず、所定の周期内において前記主組込みコンピュータは前記第１通信バスを介して前記従属組込みコンピュータにより送信されたモータ位置制御信号を監視していない場合、この前記従属組込みコンピュータが故障したと考えられることであり、Ｂ３）前記従属組込みコンピュータが不完全動作状態で故障するのは、各前記従属組込みコンピュータが所定の周期で前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記ホストコンピュータと前記主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信し、所定の周期で前記ホストコンピュータと前記主組込みコンピュータにノーオペレーション応答信号を返信し、前記ホストコンピュータが所定の周期内においてある前記従属組込みコンピュータから前記ローカルエリアネットワークルータを介して返信されたノーオペレーション応答信号を受信しておらず、所定の周期内において前記主組込みコンピュータがこの前記従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信していない場合、この前記従属組込みコンピュータが故障したと考えられることである。
【０００６】
更に、前記ホストコンピュータが故障した場合、まず手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズム及び非常停止メカニズムを採用するか、又は前記警報メカニズムのみを採用し、続いて前記ホストコンピュータに対して回復メカニズムを実行した後、前記ホストコンピュータは前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータと各前記従属組込みコンピュータに信号を送信し続け、前記ホストコンピュータに対する前記回復メカニズムが成功していない場合、前記主組込みコンピュータで手動メカニズムを実行し、前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記従属組込みコンピュータを制御し、更に手術器械又は撮影器械の動作を制御する。
【０００７】
更に、前記主組込みコンピュータが故障した場合、まず手術支援ロボットシステムに対して前記警報メカニズム及び前記非常停止メカニズムを採用するか、又は前記警報メカニズムのみを採用し、続いて前記ホストコンピュータを介して前記手動メカニズムを実行し、更に前記従属組込みコンピュータを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御する。
【０００８】
更に、ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、まず手術支援ロボットシステムに対して前記警報メカニズム及び前記非常停止メカニズムを採用するか、又は前記警報メカニズムのみを採用し、前記ホストコンピュータを介して前記手動メカニズムを実行し、故障したある前記従属組込みコンピュータを、前記主組込みコンピュータで代替し、前記ホストコンピュータは前記主組込みコンピュータ又はその他の前記従属組込みコンピュータを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御する。
【０００９】
更に、前記回復メカニズムとは、前記ホストコンピュータが故障したとき、前記主組込みコンピュータが前記ホストコンピュータの再起動及び通常状態への復帰を待ち、前記ホストコンピュータが通常状態に復帰した後、操作者が前記ホストコンピュータの操作インターフェースで状態照会操作を行い、前記ホストコンピュータが前記ローカルエリアネットワークルータを介して前記主組込みコンピュータに状態照会命令を送信し、前記主組込みコンピュータにより送信された状態応答命令を受信した後、手術支援ロボットシステムを故障前の状態に調整することを意味する。
【００１０】
更に、前記警報メカニズムは具体的に、（１）前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータは第２通信バスを介して対応するホストコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することと、（２）前記主組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、該インターフェースに前記主組込みコンピュータが故障したことを提示するとともに、前記ホストコンピュータは対応する主組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することと、（３）ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、該インターフェースにおいてある前記従属組込みコンピュータが故障したことを提示し、この場合に前記主組込みコンピュータは第２通信バスを介して対応する従属組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新することとを備える。
【００１１】
更に、前記ホストコンピュータ、前記主組込みコンピュータ又は前記従属組込みコンピュータは完全動作状態で故障した場合にいずれも前記非常停止メカニズムを採用する必要があり、前記非常停止メカニズムとは、前記従属組込みコンピュータは前記ホストコンピュータ又は前記主組込みコンピュータの保持命令を受信した後、対応する前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して、移動を停止し、現在の位置及び姿勢を保持するように前記手術器械又は前記撮影器械を制御することを意味し、又は前記非常停止メカニズムとは、故障したある前記従属組込みコンピュータを代替する前記主組込みコンピュータが、前記ホストコンピュータの保持命令を受信した後、対応する前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して、移動を停止し、現在の位置及び姿勢を保持するように前記手術器械又は前記撮影器械を制御することを意味する。
【００１２】
更に、前記手動メカニズムとは、手術支援ロボットの関節パラメータ手動調整エリアを介して前記ホストコンピュータ、前記主組込みコンピュータ又は前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御し、具体的な過程は、前記ホストコンピュータが故障した場合、前記主組込みコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御し、前記主組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御し、ある前記従属組込みコンピュータが故障した場合、前記ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、前記主組込みコンピュータが、故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継ぎ、前記ホストコンピュータは関節パラメータ手動調整エリアを介して前記主組込みコンピュータと他の故障していない前記従属組込みコンピュータを直接制御し、更に前記手術器械駆動モジュール又は前記撮影器械駆動モジュールを介して前記手術器械又は前記撮影器械の動作を制御することである。
【００１３】
更に、マスタコンピュータは、故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用される前記主組込みコンピュータ又は正常に動作する前記従属組込みコンピュータを介して前記手術器械駆動モジュールを制御し、更に前記手術器械の動作を制御し、マスタコンピュータは前記ホストコンピュータ又は前記主組込みコンピュータであり、手術支援ロボットが完全動作状態又は不完全動作状態である場合、いずれも前記ホストコンピュータが故障し、前記手術器械の動作を制御する前記従属組込みコンピュータが正常に動作し、前記主組込みコンピュータが前記ホストコンピュータとして使用されることを例として、前記手術器械の動作を制御することを説明すると、操作者は関節パラメータ手動調整エリアのマッピング選択エリアにおいて制御される前記手術器械駆動モジュールの位置及び姿勢を操作し、前記主組込みコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取り、生成した所望の位置及び姿勢を前記従属組込みコンピュータに送信し、手術支援ロボットが完全動作状態である場合、前記従属組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記手術器械駆動モジュールを介して前記手術器械末端の手術用アクチュエータの位置及び姿勢に対する閉ループ制御を行い、具体的に、ａ１）前記手術器械末端に手術用アクチュエータを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールは、現在の位置、姿勢を保持して初期状態に復帰するように前記手術器械末端の手術用アクチュエータを駆動し、更に手術用アームをストレート状態に戻るように駆動し、その後ステップａ２）に入り、ａ２）前記手術器械末端に担持する手術用アクチュエータが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールは前記手術器械末端の手術用アクチュエータを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップａ３）に入り、ａ３）操作者は前記手術器械を前記手術器械駆動モジュールから取り外し、前記手術器械と前記手術支援ロボットとの分離を完了するという順で行い、手術支援ロボットが不完全動作状態である場合、前記従属組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記手術器械駆動モジュールを介して前記手術器械末端の手術用アクチュエータの位置及び姿勢を制御し、具体的に、ａ１）前記手術器械末端に手術用アクチュエータを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールはストレート状態に戻るように手術用アームを駆動し、その後ステップａ２）に入り、ａ２）前記手術器械末端に担持する手術用アクチュエータが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記手術器械駆動モジュールは前記手術器械末端の手術用アクチュエータを患者の体における外科的切開部から初期位置に直接引き出すように駆動し、その後ステップａ３）に入り、ａ３）操作者は前記手術器械を前記手術器械駆動モジュールから取り外し、前記手術支援ロボットと前記手術器械との分離を完了するという順で行う。
【００１４】
更に、前記手術器械を患者の体における外科的切開部から引き出し、前記手術器械と前記手術支援ロボットとの完全な分離を完了するとき、マスタコンピュータは、故障したある前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用される前記主組込みコンピュータ又は正常に動作する前記従属組込みコンピュータを制御することで前記撮影器械駆動モジュールを制御し、更に前記撮影器械の動作を制御し、手術支援ロボットが完全動作状態又は不完全動作状態である場合、いずれもある前記撮影器械の動作を制御する前記従属組込みコンピュータが故障し、前記主組込みコンピュータが故障した前記従属組込みコンピュータを引き継いで使用されることを例として前記撮影器械の動作を制御することを説明すると、操作者は関節パラメータ手動調整エリアのマッピング選択エリアにおいて制御される前記撮影器械駆動モジュールを操作し、前記ホストコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取って生成した所望の位置及び姿勢を前記主組込みコンピュータに送信し、手術支援ロボットが完全動作状態である場合、前記主組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記撮影器械駆動モジュールを介して前記撮影器械末端の撮影照明モジュールの位置及び姿勢に対する閉ループ制御を行い、具体に、ｂ１）前記撮影器械末端に撮影照明モジュールを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールは現在の位置、姿勢を保持し、更に手術用アームがストレート状態に戻るように前記撮影器械末端の撮影照明モジュールを駆動し、その後ステップｂ２）に入り、ｂ２）前記撮影器械末端に担持する撮影照明モジュールが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールは前記撮影器械末端の撮影照明モジュールを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップｂ３）に入り、ｂ３）操作者は前記撮影器械を前記撮影器械駆動モジュールから取り外し、前記撮影器械と前記手術支援ロボットとの分離を完了するという順で行い、手術支援ロボットが不完全動作状態である場合、前記主組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して前記撮影器械駆動モジュールを介して前記撮影器械末端の撮影照明モジュールの位置及び姿勢を制御し、具体的に、ｂ１）前記撮影器械末端に撮影照明モジュールを担持する手術用アームが展開状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールは手術用アームをストレート状態に戻るように駆動し、その後ステップｂ２）に入り、ｂ２）前記撮影器械末端に担持する撮影照明モジュールが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、前記撮影器械駆動モジュールは前記撮影器械末端の撮影照明モジュールを患者の体における外科的切開部から初期位置に直接引き出すように駆動し、その後ステップｂ３）に入り、ｂ３）操作者は前記撮影器械を前記撮影器械駆動モジュールから取り外し、前記撮影器械と前記手術支援ロボットとの分離を完了するという順で行う。
【００１５】
本発明は、以上の技術案を採用するため、以下のメリットを有する。１、本発明は、手術支援ロボットシステムが完全動作状態又は不完全動作状態であるとき、手術支援ロボットシステムにおけるホストコンピュータ、主組込みコンピュータ及び従属組込みコンピュータが相互に故障を検出する方法により、いかなる付属検出素子を増加させずに手術支援ロボットシステムの動作安全性と確実性を向上させ、システムの通信負荷を効果的に減らすことができる。２、本発明に係る主組込みコンピュータは手術支援ロボットシステムの動作状態を記録するために用いられ、また、主組込みコンピュータは冗長化の従属組込みコンピュータとして使用することができ、ある従属組込みコンピュータが故障した後、主組込みコンピュータは故障した従属組込みコンピュータを代替することができる。３、手術支援ロボットシステムにおけるホストコンピュータ、主組込みコンピュータ又は従属組込みコンピュータが故障した場合、本発明は、設定された安全メカニズムを採用して故障回復を完了することができ、手術支援ロボットの患者体内における部分の引き出しを支援し、手術支援ロボットシステムの安全性を更に向上させることができる。本発明は、低侵襲手術支援ロボットシステム内に広くに適用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に具体的な実施例により本発明を詳細に説明する。しかし、理解すべきことは、実施例は本発明を更に良く理解するために提供されるものに過ぎず、本発明を限定するものではなく、本実施例における「／」の意味は「又は」であることである。
【００１７】
手術支援ロボットシステムはホストコンピュータと、主組込みコンピュータと、複数の従属組込みコンピュータとを含み、ホストコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータと従属組込みコンピュータを制御し、主組込みコンピュータはローカルエリアネットワークルータ及び第１通信バスを介して従属組込みコンピュータと相互に通信することができ、ここでは、第１通信バスは、好ましくはＣＡＮバスである。
【００１８】
本発明に係る手術支援ロボットの動作状態は完全動作状態と不完全動作状態とを含み、完全動作状態は、ホストコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータと各従属組込みコンピュータに所望の位置及び姿勢信号を連続的に送信し、いずれかの従属組込みコンピュータは第１通信バスを介して手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールにモータ位置制御信号を送信して手術器械／撮影器械の動作を制御し、いずれかの従属組込みコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介してホストコンピュータに実際の位置及び姿勢信号を連続的に送信するように定義される。
【００１９】
不完全動作状態は、ホストコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータといずれかの従属組込みコンピュータに所望の位置及び姿勢信号を連続的に送信せず、各従属組込みコンピュータはホストコンピュータに実際の位置及び姿勢信号を連続的に送信せず、また、どの従属組込みコンピュータも第１通信バスを介して手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールにモータ位置制御信号を送信しないように定義される。
【００２０】
以下、それぞれ２つの具体的な実施例により本発明に係る手術支援ロボットの完全動作状態と手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
本実施例は、以下のように、手術支援ロボットの完全動作状態での故障検出方法を詳細に説明する。
【００２２】
１、ホストコンピュータは所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介してそれぞれ主組込みコンピュータと複数の従属組込みコンピュータに所望の位置及び姿勢信号をブロードキャストし、所定の周期で主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信するとともに、所定の周期で各従属組込みコンピュータにより送信された実際の位置及び姿勢信号を受信し、
２、主組込みコンピュータは所定の周期でホストコンピュータにより送信された所望の位置及び姿勢信号を受信し、所定の周期でホストコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信してホストコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を取得するとともに、第１通信バスを介して各従属組込みコンピュータにより送信されたモータ位置制御信号を監視し、
３、各従属組込みコンピュータは所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介してホストコンピュータにより送信された所望の位置及び姿勢信号を受信してローカルエリアネットワークルータを介してホストコンピュータに実際の位置及び姿勢信号を送信するとともに、所定の周期で第１通信バスを介して手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールにモータ位置制御信号を送信し、
４、主組込みコンピュータ、従属組込みコンピュータは所定の周期内においてホストコンピュータからローカルエリアネットワークルータを介して送信された所望の位置及び姿勢信号を受信しておらず、且つ主組込みコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介してホストコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信していない場合、ホストコンピュータが完全動作状態で故障したと考えられ、
５、ホストコンピュータは所定の周期内においてローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、主組込みコンピュータが完全動作状態で故障したと考えられ、
６、ホストコンピュータは所定の周期内においてある従属組込みコンピュータからローカルエリアネットワークルータを介して送信された実際の位置及び姿勢信号を受信しておらず、所定の周期内において主組込みコンピュータは第１通信バスを介して従属組込みコンピュータにより送信されたモータ位置制御信号を監視していない場合、この従属組込みコンピュータが完全動作状態で故障したと考えられる。
【００２３】
更に、ホストコンピュータが故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズム及び非常停止メカニズムを採用し、ホストコンピュータに対して回復メカニズムを実行した後、ホストコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータと各従属組込みコンピュータに信号を送信し続け、ホストコンピュータに対する回復メカニズムに成功していない場合、主組込みコンピュータで手動メカニズムを実行し、ローカルエリアネットワークルータを介して従属組込みコンピュータを制御し、更に手術器械／撮影器械の動作を制御する。
【００２４】
更に、主組込みコンピュータが故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズム及び非常停止メカニズムを採用した後、ホストコンピュータを介して手動メカニズムを実行し、更に従属組込みコンピュータを介して手術器械／撮影器械の動作を制御する。
【００２５】
更に、ある従属組込みコンピュータが故障した場合、手術支援ロボットシステムに対して警報メカニズム及び非常停止メカニズムを採用した後、ホストコンピュータを介して手動メカニズムを実行し、主組込みコンピュータで故障したある従属組込みコンピュータを代替し、ホストコンピュータは主組込みコンピュータとその他の従属組込みコンピュータを介して手術器械／撮影器械の動作を制御する。
【００２６】
更に、本発明に係る回復メカニズムとは、ホストコンピュータが故障したとき、主組込みコンピュータはホストコンピュータの再起動及び通常状態への復帰を待ち、ホストコンピュータが通常状態に復帰した後、操作者はホストコンピュータの操作インターフェースで状態照会操作を行い、ホストコンピュータはローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータに状態照会命令を送信し、主組込みコンピュータにより送信された状態応答命令を受信した後、手術支援ロボットシステムを故障前の状態に調整することを意味する。
【００２７】
更に、本発明の警報メカニズムは操作者の注意を喚起させるものであり、具体的に、以下のことを備える。
【００２８】
１）ホストコンピュータが故障した場合、主組込みコンピュータは第２通信バスを介して対応するホストコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新し、第２通信バスは、好ましくは２線式シリアルバス、すなわち、Ｉ２Ｃバスであることが好ましいこと、
２）主組込みコンピュータが故障した場合、ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、該インターフェースにおいて主組込みコンピュータが故障したことを提示するとともに、ホストコンピュータは対応する主組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新すること、
３）ある従属組込みコンピュータが故障した場合、ホストコンピュータは操作インターフェースを手動操作インターフェースに自動的に切り替え、該インターフェースにおいてある従属組込みコンピュータが故障したことを提示し、この場合に主組込みコンピュータは第２通信バスを介して対応する従属組込みコンピュータのパイロットランプをエラー表示状態に更新すること。
【００２９】
更に、本発明に係る非常停止メカニズムとは、従属組込みコンピュータがマスタコンピュータの保持命令を受信した後、対応する手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールを介して、移動を停止させ現在の位置及び姿勢を保持するように手術器械と撮影器械を制御することを意味し、ここでは、マスタコンピュータはホストコンピュータ又は主組込みコンピュータであってもよい。
【００３０】
更に、本発明に係る手動メカニズムとは、手術支援ロボットの関節パラメータ手動調整エリアを介してホストコンピュータ、主組込みコンピュータ又は従属組込みコンピュータを直接制御し、更に手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールを介して手術器械／撮影器械の動作を制御することを意味し、具体的な過程は、
１）ホストコンピュータが故障した場合、主組込みコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各従属組込みコンピュータを直接制御し、更に手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールを介して手術器械／撮影器械の動作を制御し、
２）主組込みコンピュータが故障した場合、ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、関節パラメータ手動調整エリアを介して各従属組込みコンピュータを直接制御し、更に手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールを介して手術器械／撮影器械の動作を制御し、
３）ある従属組込みコンピュータが故障した場合、ホストコンピュータは手動操作インターフェースに切り替え、主組込みコンピュータは故障したある従属組込みコンピュータを引き継ぎ、ホストコンピュータは関節パラメータ手動調整エリアを介して主組込みコンピュータと他の故障していない従属組込みコンピュータを直接制御し、更に手術器械駆動モジュール／撮影器械駆動モジュールを介して手術器械／撮影器械の動作を制御することである。
【００３１】
更に、マスタコンピュータは主組込みコンピュータ（故障したある従属組込みコンピュータを引き継いで使用される）又は正常に動作する各従属組込みコンピュータを介して手術器械駆動モジュールを制御し、更に手術器械の動作を制御する。
【００３２】
例えば、ホストコンピュータが故障した場合、このとき、主組込みコンピュータはホストコンピュータとして使用され、操作者は関節パラメータ手動調整エリアのマッピング選択エリアにおける制御される手術器械駆動モジュールの位置及び姿勢を操作し、主組込みコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取り、生成した所望の位置及び姿勢を従属組込みコンピュータに送信し、従属組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して手術器械駆動モジュールを介して手術器械末端の手術用アクチュエータの位置及び姿勢に対する閉ループ制御を行い、更に手術支援ロボットの手術器械の患者体内における部分を初期位置に安全に引き出すように手術支援ロボットへの操作を実現し、具体的に、
１）手術器械末端に手術用アクチュエータを担持する手術用アームが展開状態にある場合、手術器械駆動モジュールは、その現在の位置、姿勢を保持して初期状態（例えば、手術用アクチュエータが手術用鉗子である場合、閉合姿勢に復帰すべきである）に復帰するように手術器械末端における手術用アクチュエータを駆動し、更に手術用アームをストレート状態に戻るように駆動し、その後ステップ２）に入り、
２）手術器械末端に担持する手術用アクチュエータが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、手術器械駆動モジュールは、手術器械末端の手術用アクチュエータを患者の体における外科的切開部から初期位置に直接引き出すように駆動し、その後ステップ３）に入り、
３）操作者は手術器械を手術器械駆動モジュールから取り外し、手術器械と手術支援ロボットとの分離を完了する。
【００３３】
更に、手術器械を患者の体における外科的切開部から引き出し、手術支援ロボットと手術器械との完全な分離を完了した場合、マスタコンピュータは主組込みコンピュータ（故障したある従属組込みコンピュータを引き継いで使用される）又は正常に動作する各従属組込みコンピュータを介して撮影器械駆動モジュールを制御し、更に撮影器械の動作を制御するという順で行う。
【００３４】
例えば、ある撮影器械の動作を制御する従属組込みコンピュータが故障した場合、主組込みコンピュータは故障した従属組込みコンピュータを引き継いで使用され、操作者は関節パラメータ手動調整エリアのマッピング選択エリアにおいて制御される撮影器械駆動モジュールを操作し、ホストコンピュータは所定の周期で手術用アームの関節パラメータを読み取って生成した所望の位置及び姿勢位置及び姿勢を主組込みコンピュータに送信し、主組込みコンピュータは所望の位置及び姿勢信号を受信して撮影器械駆動モジュールを介して撮影器械末端の撮影照明モジュールの位置及び姿勢に対して閉ループ制御を行い、更に手術支援ロボットを操作して手術支援ロボットの撮影器械の患者体内における部分を初期位置に安全に引き出し、具体的に、
１）撮影器械末端に撮影照明モジュールを担持する手術用アームが展開状態にある場合、現在の位置、姿勢を保持し、更に手術用アームをストレート状態に戻るように撮影器械駆動モジュールは撮影器械末端の撮影照明モジュールを駆動し、その後ステップ２）に入り、
２）撮影器械末端に担持する撮影照明モジュールが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、撮影器械駆動モジュールは撮影器械末端の撮影照明モジュールを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップ３）に入り、
３）操作者は撮影器械を撮影器械駆動モジュールから取り外し、手術支援ロボットと撮影器械との分離を完了するという順で行う。
【実施例２】
【００３５】
本実施例は、以下のように、手術支援ロボットの不完全動作状態での故障検出方法を詳細に説明する。
【００３６】
１、ホストコンピュータは所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介してそれぞれ主組込みコンピュータと複数の従属組込みコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信し、所定の周期で主組込みコンピュータと各従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信する。
【００３７】
２、主組込みコンピュータは所定の周期でホストコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信してホストコンピュータにノーオペレーション応答信号を返信し、所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介して従属組込みコンピュータにノーオペレーション命令信号を送信して各従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信する。
【００３８】
３、各従属組込みコンピュータは所定の周期でローカルエリアネットワークルータを介してホストコンピュータと主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信し、所定の周期でホストコンピュータと主組込みコンピュータにノーオペレーション応答信号を返信する。
【００３９】
４、主組込みコンピュータと従属組込みコンピュータは所定の周期内においていずれもホストコンピュータからローカルエリアネットワークルータを介して送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、ホストコンピュータが不完全動作状態で故障したと考えられる。
【００４０】
５、ホストコンピュータは所定の周期内においてローカルエリアネットワークルータを介して主組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信しておらず、各従属組込みコンピュータは所定の周期内において主組込みコンピュータにより送信されたノーオペレーション命令信号を受信していない場合、主組込みコンピュータが不完全動作状態で故障したと考えられる。
【００４１】
６、ホストコンピュータは所定の周期内においてある従属組込みコンピュータからローカルエリアネットワークルータを介して返信されたノーオペレーション応答信号を受信しておらず、所定の周期内において主組込みコンピュータはこの従属組込みコンピュータから返信されたノーオペレーション応答信号を受信していない場合、この従属組込みコンピュータが不完全動作状態で故障したと考えられる。
【００４２】
更に、ホストコンピュータ、主組込みコンピュータ又はある従属組込みコンピュータが不完全動作状態で故障した場合、具体的な警報メカニズム、回復メカニズムと手動メカニズム及び操作過程は実施例１とほぼ同じであり、唯一の異なりは、不完全動作状態で故障した場合、ホストコンピュータ、主組込みコンピュータ又はある従属組込みコンピュータは警報メカニズムのみを採用し、いずれも非常停止メカニズムを採用しない。また、本実施例の警報メカニズム、回復メカニズムと手動メカニズムの動作原理は実施例１と全く同じであり、ここで詳細な説明を省略する。
【００４３】
更に、マスタコンピュータは主組込みコンピュータ（故障したある従属組込みコンピュータを引き継いで使用される）又は正常に動作する各従属組込みコンピュータを介して手術器械駆動モジュールを制御し、更に手術器械の動作を制御し、この過程は実施例１とほぼ同じであり、手術支援ロボットが不完全動作状態であるため、手術支援ロボットの手術器械を初期位置に安全に引き出す具体的な過程に異なりがあり、具体的に、
１）手術器械末端に手術用アクチュエータを担持する手術用アームが展開状態にある場合、手術器械駆動モジュールは手術用アームをストレート状態に戻るように駆動し、その後ステップ２）に入り、
２）手術器械末端に担持する手術用アクチュエータが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、手術器械駆動モジュールは手術器械末端の手術用アクチュエータを患者の体における外科的切開部から初期位置に直接引き出すように駆動し、その後ステップ３）に入り、
３）操作者は手術器械を手術器械駆動モジュールから取り外し、手術器械と手術支援ロボットとの分離を完了することである。
【００４４】
更に、手術器械を患者の体における外科的切開部から引き出し、手術支援ロボットからの手術器械の完全な分離を完了するとき、マスタコンピュータは主組込みコンピュータ（故障したある従属組込みコンピュータを引き継いで使用される）又は正常に動作する各従属組込みコンピュータを介して撮影器械駆動モジュールを制御し、更に撮影器械の動作を制御し、この過程は実施例１とほぼ同じであり、手術支援ロボットシステムが不完全動作状態であるため、手術支援ロボットの撮影器械を初期位置に安全に引き出す具体的な過程に異なりがあり、具体的に、
１）撮影器械末端に撮影照明モジュールを担持する手術用アームが展開状態にある場合、撮影器械駆動モジュールはストレート状態に戻るように手術用アームを駆動し、その後ステップ２）に入り、
２）撮影器械末端に担持する撮影照明モジュールが初期位置に位置しなく且つ手術用アームがストレート状態にある場合、撮影器械駆動モジュールは撮影器械末端の撮影照明モジュールを患者の体における外科的切開部から初期位置に引き出すように直接駆動し、その後ステップ３）に入り、
３）操作者は撮影器械を撮影器械駆動モジュールから取り外し、撮影器械と手術支援ロボットとの分離を完了することである。
【００４５】
上記各実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、当該方法の各実行ステップはいずれも変更可能であり、本発明の技術案を基にする同等の置換及び改良は、いずれも本発明の保護範囲から除外されるべきではない。
【国際調査報告】
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